本文主要介紹對mcfhd80a臥式加工中心進行數控改造的過程。

    mcfhd80a臥式加工中心系東風車橋公司生產減速器殼體的數控機床。該機床90年代初從捷克進口,原控制系統為西門子820m數控系統,由于系統老化,運行不穩定,故障頻繁,因此提出數控改造。

一、數控系統硬件配置

  機床的數控改造采用fanuc-0i-mc數控系統+αi系列交流數字伺服的控制方案,其硬件配置如圖1所示。

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圖1 硬件配置圖

  mcfhd80a加工中心除三個基本幾何軸外,還有一回轉工作臺也是采用伺服驅動。因此伺服軸共有4個軸,分別是x、y、z、b。其中x,y,z三個基本軸均采用光柵尺直接檢測工作臺的位移量,構成全閉環控制。

  其刀庫為液壓驅動的鏈式刀庫,可容納60把刀,刀具交換采用機械換刀。

    控制系統硬件的主要組成

  基本控制單元(2槽):規格為a02b-0309-b502;
  主板:規格為a02b-0309-h102。它內含可編程機床控制器pmc-sb7;
  cpu板(32m dram/486):規格為a02b-0309-h006;
  8.4寸彩色lcd/mdi裝置(水平):規格為a02b-0309-h124#m;
  i/o單元:規格為a02b-0309-c001。輸入/輸出點數為96/64點;
  操作面板用i/o模塊:規格為a02b-2002-0520。輸入/輸出點數為48/32點,具有手搖脈沖發生器接口;
  便攜式手搖脈沖發生器:規格為a860-0203-t012;
  位置編碼器:規格為a860-0309-t302。10000rpm,1024脈沖/轉。

    進給伺服電機

  比照原機床進給伺服電機額定扭矩選擇新伺服電機。x軸、y軸和z軸都選用電機a40/3000i with fan,額定扭矩53n.m。其中y軸電機帶抱閘,以防止機床停電時主軸箱垂直下滑;

  由于受安裝位置的限制,b軸電機無法比照原電機規格進行選擇。現具體說明如下:
  在原控制系統中,b軸伺服電機的型號為1ft5076-0ac71,堵轉轉矩22nm。對應fanuc伺服電機的型號為α22/3000i。但是α22 /3000i的法蘭尺寸比1ft5076-0ac71電機法蘭尺寸大。而機床現有結構決定了新電機的法蘭尺寸不能大于142×142。因此,b軸電機不能選α22/3000i。不僅α22/3000i不能選,α12/3000i也不能選。α12/3000i的法蘭尺寸也是174×174。最終只好采用α8 /3000i電機驅動工作臺回轉;

  主軸伺服電機:比照原機床主軸電機功率選擇新電機。選用電機a22/7000i;

  伺服放大器:b軸伺服放大器選用svm1-40i。x軸、y軸和z軸的伺服放大器均選用svm1-160i;

  主軸放大器:規格為spm-26i;

  電源模塊:根據已經選好的主軸電動機和伺服電動機,計算出電源模塊的額定輸出容量,電源模塊的最大輸出容量,電源模塊的峰值輸出容量,應選用的電源模塊為psm-55i;

  光柵接口板:規格為a02b-0236-c205;

  光柵尺:x、y、z軸配有光柵構成全閉環控制。光柵尺型號為海德漢ls106。該光柵尺輸出11μa正弦波信號;

  光柵尺信號轉換電路:將ls106輸出的11μa正弦波信號轉換為ttl方波信號。

二、總線設置

    1. i/o總線的設置

  各模塊的安裝位置由組號,基座號,插槽號和模塊名稱表示,因此可由這些數據和輸入/輸出地址明確各模塊的地址。各模塊所占用的di/do點數(字節數)存儲在編程器中,因此僅需指定各模塊的首字節地址,其余字節的地址由編程器自動指定。

  由于0i-c本身不帶有內置i/o板,連接外圍設備,必須通過i/o模塊擴展。i/o link插口掛接了兩組從屬單元:操作面板i/o模塊和i/o單元,手輪連接在i/o單元上。使用了兩組從屬單元,如圖2所示。

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圖2 i/o link連接圖

  兩組從屬單元的i/o地址可設置如下:

  操作面板i/o模塊的i/o地址輸入從x0開始,0.0.1./6;輸出從y0開始,0.0.1./4。i/o單元的i/o地址輸入從x006開始,1.0.1. oc02i;輸出從y004開始,1.0.1./8。圖3即為i/o設定畫面。

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